径Φ300mm，D-D中子产额可大于1 X 108 s—1量级，使D-D中子产额比D-D密封中子管高一个量级。
【附图说明】
[0020]附图1为本实用新型的剖面结构示意图。
[0021]附图2为附图1中A部位局部放大示意图。
[0022]附图3为附图1中B部位局部放大示意图。
[0023]附图4为本实用新型的真空腔中电场等位面分布图。
[0024]附图中:1_离子源;2-束流引出加速电极;3-中子输出窗;4-靶系统;5-管状陶瓷高压绝缘构件;6-螺旋状冷却液管道;7-高压电缆;8-冷却液进出管;9-管状陶瓷高压绝缘构件5的内腔；10-真空法兰；11-真空栗；12-活套法兰；13-冷却管道;14-真空腔体;15-不锈钢真空腔体壳；16-靶托；17-靶片真空封接法兰；18-靶片；19-第三真空密封“0”型橡胶圈；20-第一法兰;21-第二法兰;22-第四真空密封“0”型橡胶圈，23-位于管状陶瓷高压绝缘构件5两端的凸缘。
【具体实施方式】
[0025]本实用新型以下结合附图及实施例解说。以下所有内容仅为说明本实用新型的实施例中相关结构，而不能视为对本【实用新型内容】的限制。
[0026]附图1为本实用新型的紧凑型中子发生器的一个实施例的剖面结构示意图，其中有一个整体为圆筒形结构的真空腔体14，在真空腔体14连通真空栗11。在真空腔体14左端用离子源阳极法兰实现与离子源的联接，右端用高压馈入系统法兰实现与束流引出加速系统、靶系统、高压馈入系统的联接。本实施例中，所用的离子源是双等离子源，其中设有连通氘气源的管路，所述的氘气源可以是氘气瓶，并通过减压阀和气体质量流量控制器来实现对进气量的精确控制。本实施例的高压馈入系统包括:其两端带有凸缘23的管状陶瓷高压绝缘构件5、用于固定束流引出加速电极2并实现电联接的第一法兰20、第二法兰21和高压电缆7，以及束流引出加速电极2、靶系统，参见附图3。其中:管状陶瓷高压绝缘构件5的两端各设置有凸缘23，这两个凸缘23分别与第一法兰20和第二法兰间用活套法兰21和螺钉分别固定安装，所述的活套法兰是指由至少两个半圆的法兰体构成的法兰。在管状陶瓷高压绝缘构件5的两端凸缘23与活套法兰间用第四“0”型密封圈实现真空密封。管状陶瓷高压绝缘构件5的内腔9内插入高压电缆7，高压电缆7的外缘为螺旋状的冷却液管道6，本实施例中的螺旋状的冷却液管道6为两层，其输入端与输出端分别与冷却液进管8和冷却液出管导通，附图1和附图3中只表现了冷却液进管8，而未表示出冷却液出管。在管状陶瓷高压绝缘构件5的内腔壁与高压电缆外缘和冷却管道的间隙间充有绝缘介质，本实施例中充入的是25号变压器油，这一措施保证了高压电缆与处于接地电位的真空腔体14间的良好高压绝缘。附图1所示的实施例中，束流引出加速电极2为一筒状结构，筒状的引出加速电极内的筒底处且与离子源的离子输出位置相对应位置开设有一个供离子进入并作用于靶材上的准直孔，与束流引出加速电极2电连接的第一法兰20和位于管状陶瓷高压绝缘构件5—端的凸缘23、第二法兰21和位于管状陶瓷高压绝缘构件5另一端的凸缘23分别通过活套法兰12相互连接。在本实施例中，靶系统4设置于筒状的束流引出加速电极2的筒体内。所述的靶系统2包括靶托16、用于安装靶片的靶片安装法兰17、靶片18及第三“0”型密封圈19构成，参见附图
2。在靶片18的下面与靶托16间设有与冷却管道13连通的冷却槽，而冷却管道13则与螺旋状冷却液管道6导通。在圆筒形真空腔体14的外壁上设置有中子输出窗口 3，筒状束流引出加速电极的筒壁上与窗口3相应位置也设置有中子输出窗口，参见附图2。
[0027]本实用新型的实施例的管状陶瓷高压绝缘构件5和高压电缆7组成的结构将-120kV高压馈入到束流引出加速电极2，在离子源阳极1和引出加速电极2之间形成电场，该电场从离子源等离子体中引出大于1mA。该实施例中使用了双等离子源，其放电产生的等离子体通过机械压缩和磁压缩，可产生高密度等离子体，能容易引出大于1mA的D离子束流.的D离子束并加速到120keV，离子束轰击在氘钛(TiD)靶4上，发生D-D聚变反应，放出快中子。该实施例的不锈钢真空腔体壳15及离子源1的金属外壳均接地，而高压电场局限在中子发生器真空腔体14的内部。螺旋状冷却液管道6用具有良好高压绝缘性能的尼龙管绕制成螺旋状，固定在高压电缆外，冷却液由不锈钢接头8送入，并经尼龙冷却管道(6)和不锈钢管道
(13)到达靶系统，实现靶片冷却。冷却液采用电阻率大于20k Ω.cm的高纯水，其漏电流不大于1mA。高压电缆插入腔9后，经抽真空并充以25号变压器油，以保证该区域由良好的高压绝缘性能。
[0028]在本实施例中，中子输出窗3为不锈钢制成的薄法兰，直径为30mm，窗厚度1mm;束流引出加速电极2由不锈钢加工而成，外径106mm，内径100mm，长245mm，引出加速电极孔径22mm，管状陶瓷高压绝缘构件5由95%陶瓷制成，其长度为250mm，外径110mm，内经80mm，所用的革巴片(18)由钼金属制成，直径为Φ 50mm，厚度为1mm，中心区域镀直径Φ 50mm厚度约10um的钛膜，用于吸附氘气，其外形尺寸为长度1000mm，直径Φ 300mm。本实施例采用一台风冷抽速为300L的分子栗抽气来保证真空腔(14)中的真空度达到IX 10—4 Pa的高真空，分子栗配有一台抽速为3L的机械栗作为前级栗。
[0029]经实际运行与测试表明，本实施例可产生2.5MeV能量的快中子，D-D中子产额大于1X108 S—1量级；其真空腔14内的电场等位面分布如附图2中所示，腔内的最大电场不大于45kV/cm，远小于高真空击穿电场lOOkV/cm的限值，可保证稳定运行，能确保在实验室及工业应用现场的高压安全性。
【主权项】
1.一种紧凑型D-D中子发生器，包括:真空腔体;离子源系统;束流引出加速系统；靶系统;高压馈入系统及真空栗系统;其中由离子源产生的离子束流被引出、加速并与靶系统上的氘靶发生D-D聚变核反应放出中子，其特征在于真空腔体为一段管状构件，其两端分别用离子源阳极法兰和第二法兰与离子源系统和束流引出加速系统、靶系统、高压馈入系统实现联接，真空腔体与离子源阳极法兰和高压馈入系统法兰间分别通过第一和第二 “0”型圈实现真空密封，同时由真空栗系统抽气保持真空腔体内为高真空，所述的离子源为双等离子源，其内通有D气体。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型D-D中子发生器，其特征在于:所述的真空腔体用不锈钢制造，其管壁上设置有连通真空栗的管路，且真空腔体接地;所述的束流引出加速系统包括:一个由不锈钢制成的引出加速电极，由高压馈入系统将负高压馈入到引出加速电极上，在离子源阳极和引出加速电极之间形成电场，从离子源中引出并加速D离子束，D离子束穿过引出加速电极孔到靶上。3.根据权利要求2所述的一种紧凑型D-D中子发生器，其特征在于:引出加速电极为一筒状结构，筒状的引出加速电极内的筒底上与离子源的离子输出位置相对应位置开设有一个供离子进入并作用于靶材上的准直孔，靶系统设置于筒状的引出加速电极内，所述的靶系统包括靶托、靶片和靶片安装法兰构成，靶片用靶片安装法兰和第三“0”型密封圈安装在靶托上，靶托上设有与冷却管道连通的冷却槽，冷却液经冷却管道和冷却槽对靶片进行良好冷却。4.根据权利要求3所述的一种紧凑型D-D中子发生器，其特征在于:高压馈入系统包括:其两端带有凸缘的管状陶瓷高压绝缘构件、用于固定引出加速电极并实现电联接的第一法兰、第二法兰和高压电缆，其中:管状陶瓷高压绝缘构件的两端凸缘与引出加速电极法兰和高压馈入系统法兰间分别用活套法兰和螺钉固定安装，管状陶瓷高压绝缘构件的两端凸缘与活套法兰间用第四“0”型密封圈实现真空密封;管状陶瓷高压绝缘构件的内腔插入高压电缆;高压电缆的外缘设置有冷却液管道，管状陶瓷构件的内腔与高压电缆外缘和冷却管道的间隙间充有绝缘介质，以实现该区域的良好高压绝缘性能。5.根据权利要求4所述的一种紧凑型D-D中子发生器，其特征在于冷却液管道为绝缘材料制成的绕于高压电缆外缘的两层螺旋状管道。6.根据权利要求3至5所述的任一种紧凑型D-D中子发生器，其特征在于圆筒形真空腔体壁上和筒状束流引出加速电极的筒壁上相对应位置分别设置有中子输出窗口。
【专利摘要】本实用新型公开一种紧凑型D-D中子发生器。本实用新型包括：真空腔体、离子源系统、束流引出加速系统、靶系统、高压馈入系统及真空泵系统，其中由离子源产生的离子束流被引出、加速并与靶系统上的氘靶发生D-D聚变核反应放出中子，其真空腔体的两端分别用离子源阳极法兰和第二法兰与离子源系统和束流引出加速系统、靶系统、高压馈入系统实现联接，真空腔体与离子源阳极法兰和高压馈入系统法兰间通过？“O”型圈实现密封，所述的离子源为双等离子源，其内通有D气体。本实用新型中子产额可大于1×108s-1量级，并可以很方便地更换离子源或靶片等系统及其它的内设部件，同时大大降低了使用的成本。
【IPC分类】H05H3/06
【公开号】CN205124106
【申请号】CN201520903910
【发明人】姚泽恩, 王俊润, 张宇, 韦铮, 徐大鹏, 卢小龙
【申请人】兰州大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月13日